JP4830799B2 - Adsorption module - Google Patents
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Description
本発明は、吸着モジュールに関し、例えば吸着剤が気相冷媒を吸着する作用を用いて冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により冷凍能力を発揮する吸着器に適用して好適なものである。 The present invention relates to an adsorption module , and is suitable for application to an adsorber that evaporates a refrigerant by using, for example, an action in which an adsorbent adsorbs a gas-phase refrigerant and exhibits a refrigerating capacity by the latent heat of vaporization.
従来この種の吸着器は、吸着剤を充填した吸着熱交換器と、吸着剤が吸着/脱離する被吸着媒体が蒸発/凝縮する熱交換器とを有し、これら熱交換器を、吸着器の外枠を構成する真空容器内に収容するものがある(特許文献1参照)。 Conventionally, this type of adsorber has an adsorption heat exchanger filled with an adsorbent and a heat exchanger in which an adsorbed medium adsorbed / desorbed evaporates / condenses. Some of them are accommodated in a vacuum vessel constituting the outer frame of the vessel (see Patent Document 1).
特許文献1の開示する技術では、吸着熱交換器に、銅粉などを焼結したものが伝熱促進材として利用されている。この技術では、上記銅粉と吸着剤を混合し、焼結形成させたもので、熱交換媒体が流れる伝熱管を一体的に被包している。
In the technique disclosed in
なお、吸着器を構成する吸着熱交換器および上記熱交換器を個別に製作し、次いで容器の内部に、個々に製作された吸着熱交換器および熱交換器を収容した状態で、気密に組付けられている。
上記特許文献1による従来技術では、銅粉の焼結体を伝熱フィンとすることで、この伝熱フィン内の細孔を含む空隙部に充填された吸着剤との接触面積が増え伝熱特性の向上が図れる。
In the prior art according to
しかしながら、実際には、上記従来技術は、伝熱特性が向上したにも係わらず、冷却性能の低下やその成績係数COPの低下を招く場合があるという問題があった。 However, in practice, the above-described prior art has a problem in that although the heat transfer characteristics are improved, the cooling performance and the coefficient of performance COP may be lowered.
すなわち、銅粉の量が多い、すなわち吸着剤が充填された伝熱フィンの空隙率が低い場合であると、吸着剤との接触面積の拡大により伝熱特性が向上するが、伝熱フィンの空隙部に充填可能な吸着剤量は減少するので、冷却性能および成績係数COPの低下を招く領域が存在する。一方、銅粉の量を少なくして、空隙率を高める場合であると、吸着剤の充填可能量は増えるが、吸着剤との接触面積の減少により伝熱特性が低下するので、冷却性能および成績係数COPの低下を招くことが懸念される。 That is, when the amount of copper powder is large, that is, when the porosity of the heat transfer fin filled with the adsorbent is low, the heat transfer characteristics are improved by the expansion of the contact area with the adsorbent. Since the amount of adsorbent that can be filled in the voids decreases, there is a region that causes a decrease in cooling performance and coefficient of performance COP. On the other hand, if the amount of copper powder is reduced and the porosity is increased, the amount of adsorbent that can be filled increases, but the heat transfer characteristics deteriorate due to the decrease in the contact area with the adsorbent, so that the cooling performance and There is a concern that the coefficient of performance COP will decrease.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、熱媒体管の周囲に多孔質伝熱体と、多孔質伝熱体の空隙部に充填された吸着剤とを有するものにおいて、伝熱特性の向上が図れるとともに、性能および成績係数COPが常に高い状態に維持される吸着モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to provide a porous heat transfer body around the heat medium tube, and an adsorbent filled in a void portion of the porous heat transfer body. It is an object of the present invention to provide an adsorption module capable of improving heat transfer characteristics and maintaining a high performance and coefficient of performance COP at all times.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.
すなわち、請求項1に記載の発明では、熱交換媒体が流れる複数の熱媒体管(21)を有し、熱媒体管(21)の周辺部(22)に、細孔(23a)を有する多孔質伝熱体(23)および吸着剤(24)が設けられている吸着モジュール(1)であって、多孔質伝熱体(23)は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの金属粉(23b)を焼結によって熱媒体管(21)に金属結合して形成され、多孔質伝熱体(23)に形成された細孔(23a)内には、吸着剤(24)が充填されており、熱媒体管(21)の周辺部(22)に吸着剤(249が充填された吸着剤充填層の厚さ(L)は、0.5mm〜6mmの範囲に設定されており、熱媒体管(21)と、熱媒体管(21)の周辺部(22)に金属結合した多孔質伝熱体(23)とは、細孔(23a)を含む空隙部を有しており、空隙部の空隙率Moは、周辺部(22)に充填された金属粉(23b)の重量をMg、前記金属粉(23b)が充填された前記周辺部(22)の充填容積をFv、および金属粉(23b)の密度をρとすると、Mo=(1−Mg/(Fv×ρ))で表され、空隙率Moは、70%〜95%の範囲に設定されていることを特徴とする。 That is, in the first aspect of the present invention, the porous medium has a plurality of heat medium tubes (21) through which the heat exchange medium flows, and has pores (23a) in the peripheral portion (22) of the heat medium tubes (21). An adsorption module (1) provided with a heat transfer body (23) and an adsorbent (24), wherein the porous heat transfer body (23) is any of powder, particles, and fibers The metal powder (23b) is formed by metal bonding to the heat medium pipe (21) by sintering, and the adsorbent (24) is contained in the pores (23a) formed in the porous heat transfer body (23). The thickness (L) of the adsorbent packed layer in which the adsorbent (249) is filled in the peripheral portion (22) of the heat medium pipe (21) is set in the range of 0.5 mm to 6 mm. , the heat medium pipe (21), a metal bonded porous heat transfer member to the peripheral portion (22) of the heat medium pipe (21) and (23) The void portion includes pores (23a). The porosity Mo of the void portion is the weight of the metal powder (23b) filled in the peripheral portion (22) as Mg, and the metal powder (23b) When the filling volume of the filled peripheral part (22) is Fv and the density of the metal powder (23b) is ρ, Mo = (1-Mg / (Fv × ρ)), and the porosity Mo is It is characterized by being set in the range of 70% to 95%.
これによると、吸着剤充填層の厚み(L)、すなわち浸透深さ(r2)を0.5mm〜6mmの範囲に設定しているので、より高性能な吸着モジュール(1)を提供することができる。これによると、空隙率Moを70%〜95%の範囲に設定することで、金属粉(23b)の量を最適化するので、伝熱特性の向上が図れるとともに、性能および成績係数COPが常に高い状態に維持される吸着モジュール(1)を提供することができる。 According to this, since the thickness (L) of the adsorbent packed layer, that is, the penetration depth (r2) is set in the range of 0.5 mm to 6 mm, it is possible to provide a higher performance adsorption module (1). it can. According to this, by setting the porosity Mo in the range of 70% to 95%, the amount of the metal powder (23b) is optimized, so that the heat transfer characteristics can be improved and the performance and coefficient of performance COP are always An adsorption module (1) maintained in a high state can be provided.
上述の吸着モジュール(1)は、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路(25)を備え、被吸着媒体通路(25)は、熱媒体管(21)の間に配置されている。 Above adsorption module (1) is provided with the adsorbed medium passage which the adsorption medium flows (25), the adsorbed medium passage (25) is arranged between the heat medium pipe (21).
熱媒体管(21)の周辺部(22)に多孔質伝熱体(23)および吸着剤(24)を設ける場合において、多孔質伝熱体(23)は、金属粉(23b)を焼結体としたいわゆる伝熱フィンとすることにより、この伝熱フィン内に充填された吸着剤(24)との接触面積が増え伝熱特性が向上する。しかしながら、多孔質伝熱体(23)における熱媒体管(21)の周辺部(22)の厚さによっては、吸着剤(24)が被吸着媒体を吸着/脱離する際の被吸着媒体の拡散抵抗によって、吸着剤(24)の吸着/脱離速度が狙い通り上がらず、結果的には冷却性能を向上させることができないおそれがある。 In the case where the porous heat transfer body (23) and the adsorbent (24) are provided in the peripheral portion (22) of the heat medium pipe (21), the porous heat transfer body (23) sinters the metal powder (23b). By using a so-called heat transfer fin as a body, the contact area with the adsorbent (24) filled in the heat transfer fin is increased, and the heat transfer characteristics are improved. However, depending on the thickness of the peripheral portion (22) of the heat medium pipe (21) in the porous heat transfer body (23), the adsorbent medium when the adsorbent (24) adsorbs / desorbs the adsorbed medium. Due to the diffusion resistance, the adsorption / desorption rate of the adsorbent (24) may not increase as intended, and as a result, the cooling performance may not be improved.
これに対して請求項1に記載の発明は、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路(25)を、熱媒体管(21)の間に設けているので、多孔質伝熱体(23)内部の吸着剤(24)に被吸着媒体を浸透させ易くなり、被吸着媒体の拡散抵抗を低減することができる。 On the other hand , in the first aspect of the present invention, since the adsorbed medium passage (25) through which the adsorbed medium flows is provided between the heat medium pipes (21), the inside of the porous heat transfer body (23). This makes it easier for the adsorbed medium to penetrate into the adsorbent (24), and the diffusion resistance of the adsorbed medium can be reduced.
また、上記熱媒体管(21)の間への被吸着媒体通路(25)の配置として、被吸着媒体通路(25)の内周面から、隣接する熱媒体管(21)の外周面までの距離を、被吸着媒体が熱媒体管(21)に向けて浸透する浸透深さ(r2)とし、吸着剤充填層の厚さにおける熱媒体管(21)からの距離を伝熱距離(r1)として、浸透深さ(r2)と、伝熱距離(r1)とがほぼ等しくなるように、熱媒体管(21)の間に被吸着媒体通路(25)を配置している。 Moreover, as arrangement | positioning of the to- be-adsorbed medium channel | path (25) between the said heat-medium pipe | tubes (21), from the internal peripheral surface of an adsorbed-medium medium channel | path (25) to the outer peripheral surface of an adjacent heat medium pipe | tube (21). The distance is the penetration depth (r2) at which the adsorbed medium penetrates toward the heat medium pipe (21), and the distance from the heat medium pipe (21) in the thickness of the adsorbent packed layer is the heat transfer distance (r1). as a penetration depth (r2), so that the the heat transfer distance (r1) almost equal, are arranged the adsorbed medium passage (25) between the heat medium pipe (21).
これによると、吸着および脱離速度に係わる浸透深さ(r2)と、伝熱距離(r1)とがほぼ等しくなるように、熱媒体管(21)の間に被吸着媒体通路(25)を配置するので、伝熱特性に優れ、かつ被吸着媒体の拡散抵抗の小さい高性能な吸着モジュール(1)を提供することができる。 According to this, the adsorbed medium passage (25) is placed between the heat medium pipes (21) so that the penetration depth (r2) related to the adsorption and desorption rates is substantially equal to the heat transfer distance (r1). Since it is disposed, it is possible to provide a high-performance adsorption module (1) having excellent heat transfer characteristics and low diffusion resistance of the medium to be adsorbed.
また、上記熱媒体管(21)が扁平形状である場合においては、請求項2に記載の発明の如く、熱媒体管(121)の扁平断面の長辺からの距離を伝熱距離(r1)とし、被吸着媒体通路(125)の内周面から、被吸着媒体が熱媒体管(121)に向けて浸透する浸透深さ(r2)と、伝熱距離(r1)とがほぼ等しくなるように、熱媒体管(121)の間に被吸着媒体通路(125)を配置していることが好ましい。
Also, the heat medium pipe (21) in the case is a flat shape, as in the embodiment described in
これによると、扁平形状の熱媒体管(121)の場合においても、吸着および脱離速度に係わる浸透深さ(r2)と、伝熱距離(r1)とがほぼ等しくなるように、熱媒体管(121)の間に被吸着媒体通路(125)を配置することができる。 According to this, even in the case of a flat-shaped heat medium pipe (121), the heat medium pipe is such that the penetration depth (r2) related to the adsorption and desorption speed is substantially equal to the heat transfer distance (r1). The adsorbed medium passageway (125) can be disposed between (121).
また、請求項3に記載の発明の如く、被吸着媒体通路(25)は、熱媒体管(21)に平行に配置され、被吸着媒体が少なくとも一方向から流入可能であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the adsorbed medium passage (25) is arranged in parallel to the heat medium pipe (21), and the adsorbed medium can flow in at least one direction. .
これによると、吸着および脱離速度に係わる浸透深さ(r2)と、伝熱距離(r1)とがほぼ等しくなるように、熱媒体管(21)の間に被吸着媒体通路(25)を配置するのが容易となる。 According to this, the adsorbed medium passage (25) is placed between the heat medium pipes (21) so that the penetration depth (r2) related to the adsorption and desorption rates is substantially equal to the heat transfer distance (r1). Easy to arrange.
また、請求項4に記載の発明では、吸着モジュール(1)は、少なくとも多孔質伝熱体(23)を真空保持可能な筐体(3)とを備え、筐体(3)は、内部に被吸着媒体を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、吸着時には蒸発器側より被吸着媒体が流入し、脱離時には凝縮器側へ被吸着媒体が流出することを特徴とする。
In the invention according to
これによると、吸着時および脱離時において、別個に設けた蒸発器および凝縮器へ被吸着媒体を導くように構成されているので、蒸発器および凝縮器は、脱離時および吸着時における無駄エネルギを生じない。 According to this, since the adsorbed medium is guided to the separately provided evaporator and condenser at the time of adsorption and desorption, the evaporator and the condenser are wasted at the time of desorption and adsorption. Does not produce energy.
また、請求項5に記載の発明は、多孔質伝熱体(23)の金属粉(23b)は、銅または銅合金からなり、熱媒体管(21)は、銅または銅合金からなることを特徴とする。 In the invention according to claim 5 , the metal powder (23b) of the porous heat transfer body (23) is made of copper or a copper alloy, and the heat medium pipe (21) is made of copper or a copper alloy. Features.
これによると、伝熱特性に優れた多孔質伝熱体(23)と熱媒体管(21)が焼結結合することにより、これらが単に接触するだけではなく、金属的に接合できるので、伝熱向上が効果的に図れる。 According to this, since the porous heat transfer body (23) excellent in heat transfer characteristics and the heat medium pipe (21) are sintered and bonded, they can be joined not only in contact but also in metal. Heat improvement can be achieved effectively.
また、請求項6に記載の発明は、筐体(3)は、内部の収容空間を、ろう材によって互いにろう付けされた複数の部材(31、32、33、34、35)によって区画されるように構成され、金属粉(23b)は、焼結温度がろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることを特徴とする。
In the invention described in
これによると、ろう材による吸着モジュールを構成する筐体などの構成部材の接合と、金属粉(23b)の焼結による多孔質伝熱体(23)の形成が、一度の炉内でのろう付け温度による加熱によって、同時に行なえるので、優れた生産性が図れる吸着モジュールを提供することができる。 According to this, the joining of the structural members such as the casing constituting the adsorption module with the brazing material and the formation of the porous heat transfer body (23) by the sintering of the metal powder (23b) are performed in the furnace once. Since it can be carried out simultaneously by heating at the application temperature, it is possible to provide an adsorption module capable of achieving excellent productivity.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態における吸着モジュールを、図1から図15に従って説明する。図1は本実施形態に係わる吸着熱交換器を示す図であって、図1(a)は断面図、図1(b)は図1(a)中のIBよりみた断面図である。図2は図1(a)の拡大図である。図3は図2中の吸着剤充填層を示す模式的断面図である。図4は本実施形態の吸着モジュールを示す外観図である。図5は図4中のVからみた断面図である。図6は図5中のVIからみた断面図である。図7は吸着剤充填層の厚さLと単位容積当たりの冷却性能との関係を示す特性図である。図8は吸着剤充填層の厚さLと吸着能力との関係を示す特性図である。
(First embodiment)
The adsorption module according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B are views showing an adsorption heat exchanger according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a cross-sectional view as seen from IB in FIG. FIG. 2 is an enlarged view of FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the adsorbent packed layer in FIG. FIG. 4 is an external view showing the adsorption module of the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view seen from V in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along VI in FIG. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness L of the adsorbent packed bed and the cooling performance per unit volume. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness L of the adsorbent packed layer and the adsorption capacity.
図9は図2中の吸着剤充填層での細孔を含む空隙部における空隙率を説明する模式図である。図10は空隙率と吸着剤の充填密度の関係を示す特性図である。図11は空隙率と冷却性能との関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さLが2mmである場合の一例を示す特性図である。図12は空隙率と成績係数COPとの関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さLが2mmである場合の一例を示す特性図である。図13は空隙率と冷却性能との関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さLが4mmである場合の他の一例を示す特性図である。図14は空隙率と成績係数COPとの関係を説明する図であって、吸着剤充填層の厚さLが4mmである場合の他の一例を示す特性図である。図15は本実施形態の吸着モジュールの製造方法について、製造工程を示す流れ図である。 FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the void ratio in the void portion including the pores in the adsorbent packed bed in FIG. FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the porosity and the packing density of the adsorbent. FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the porosity and the cooling performance, and is a characteristic diagram illustrating an example when the thickness L of the adsorbent packed layer is 2 mm. FIG. 12 is a diagram for explaining the relationship between the void ratio and the coefficient of performance COP, and is a characteristic diagram showing an example when the thickness L of the adsorbent packed layer is 2 mm. FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the porosity and the cooling performance, and is a characteristic diagram showing another example when the thickness L of the adsorbent packed layer is 4 mm. FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between the void ratio and the coefficient of performance COP, and is a characteristic diagram showing another example when the thickness L of the adsorbent packed layer is 4 mm. FIG. 15 is a flowchart showing the manufacturing process for the manufacturing method of the adsorption module of this embodiment.
図4に示す吸着モジュール1は、その内部に含む吸着剤が気相冷媒(水蒸気)を吸着する作用を用いて冷媒を蒸発させてその蒸発潜熱により冷凍能力を発揮することを利用して吸着式冷凍機に使用されるものであり、車両用などの空調装置に適用することもできる。この吸着モジュール1は、図5および図6に示すように、筐体を構成するケーシング3内に吸着熱交換器2を備えている。吸着熱交換器2は、熱交換媒体(冷媒)が流れる熱媒体管21とを有しており、熱媒体管21の周辺部22に、細孔を有する多孔質熱伝体23および吸着剤24が設けられている。
The
具体的には、吸着熱交換器2は、図1および図3に示すように、材質が銅または銅合金(本実施例では、銅)からなる熱媒体管21と、細孔23aを有する多孔質熱伝体23と、その細孔23aに充填された吸着剤24とを有している。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 3, the
多孔質熱伝体23は、熱伝導性に優れる金属粉23bを加熱して、溶融することなく焼結結合した焼結体である。金属粉23bは、銅または銅合金(本実施例では、銅)を用いており、例えばその銅粉は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれか(本実施例では、繊維状)に形成されているものであればよい。
The porous
このような多孔質熱伝体23、すなわち金属粉23bを焼結結合した焼結体は、図3に示すように、細孔23aを有する微細な焼結フィン(以下、多孔質焼結フィン)を形成する。細孔23aは、金属粉23bに比べて粒子径が微小な吸着剤24を充填可能にマッチした微細な孔である。また、多孔質熱伝体23は、銅からなる熱媒体管21の周辺部に焼結結合している。
Such a porous
なお、細孔23aを有する多孔質伝熱体23と熱媒体管21とは互いに焼結結合しているので、多孔質伝熱体23内に形成される細孔23a以外に、金属的に結合する多孔質伝熱体23と熱媒体管21の界面によって区画される空隙も生じる。この空隙と細孔24aは請求範囲に記載の空隙部に対応する。空隙と細孔24aを、細孔24aを含む空隙部と言い換えることができる。
In addition, since the porous
また、多孔質熱伝体23は、その全体が一方向に伸長するように複数の円筒状の熱媒体管21の周辺部22で形成されており、全体形状として円筒状である。
Further, the porous
吸着剤24は、微小な多数の粒子状に形成されており、例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、活性アルミナ等から構成されている。吸着剤24は、多孔質熱伝体23の細孔23a内部に充填されている。
The adsorbent 24 is formed into a large number of fine particles, and is made of, for example, silica gel, zeolite, activated carbon, activated alumina, or the like. The adsorbent 24 is filled in the
さらに、本実施形態では、熱媒体管21の間に、被吸着媒体(以下、水蒸気)が流通する被吸着媒体通路25が配置されている。被吸着媒体通路25の断面形状は、本実施例では円としたが、円、楕円、矩形のいずれであってもよい。また、本実施例では、被吸着媒体通路25は、図中の3つの熱媒体管21に囲まれた領域に配置されているが、3つに限らず、4つや5つ等の複数の熱媒体管21に囲まれた領域に配置されるものであってもよい。
Further, in the present embodiment, an adsorbed
この被吸着媒体通路25は、吸着時には、図4中の蒸発器からの水蒸気を通して熱媒体管21の周辺部22の多孔質熱伝体23内部へ速やかに浸透させる役割を果す。また、脱離時には、熱媒体管21の周辺部22の多孔質熱伝体23から吐き出した水蒸気を、この被吸着媒体通路25を通して速やかに図4中の凝縮器へ導く役割を果す。
This adsorbed
なお、ここで、熱媒体管21の周辺部22の多孔質熱伝体23を、吸着剤充填層と呼ぶ。この吸着剤充填層は、熱媒体管21の周辺部22で焼結結合した多孔質焼結フィンの厚さL(図3参照)に対応している。
Here, the porous
この吸着剤充填層の厚さLを設定するに当たり、図2および図3に示すように、水蒸気が熱媒体管21に向かう浸透深さr2と、熱媒体管21からの距離(以下、伝熱距離)r1とが略等しくなるように、熱媒体管21の間に被吸着媒体通路25を配置することが好ましい。なお、浸透深さr2は、本実施例では、被吸着媒体通路25の内周面から熱媒体管21の外周面までの距離である。
In setting the thickness L of the adsorbent packed bed, as shown in FIGS. 2 and 3, the penetration depth r2 of water vapor toward the
このように、吸着および脱離速度に係わる浸透深さr2と、伝熱距離r1とが略等しくなるように熱媒体管21の間に被吸着媒体通路25を配置することにより、被吸着媒体の拡散抵抗が小さくかつ伝熱特性が優れ、吸着と脱離に要す時間を短縮することができる高性能な吸着熱交換器を提供できる。
As described above, by arranging the adsorbed
さらに、吸着剤充填層の厚さLの最適化を図るべく、吸着剤充填層の厚さLと冷却性能との関係を、図7および図8に従って説明する。図7は、横軸に吸着剤充填層(多孔質焼結フィン)の厚さLを示し、縦軸に単位容積当たりの冷却性能を示しており、この冷却性能は、最大性能を1とする冷却能力比で表している。図7に示す特性図は、吸着速度(η/τ)の実験結果(図8参照)より単位容積当たりの冷却能力を計算したものである。 Furthermore, in order to optimize the thickness L of the adsorbent packed bed, the relationship between the thickness L of the adsorbent packed bed and the cooling performance will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows the thickness L of the adsorbent-packed layer (porous sintered fin) on the horizontal axis and the cooling performance per unit volume on the vertical axis. This cooling performance has a maximum performance of 1. It is expressed as a cooling capacity ratio. The characteristic diagram shown in FIG. 7 is obtained by calculating the cooling capacity per unit volume from the experimental result (see FIG. 8) of the adsorption rate (η / τ).
図8は、吸着剤充填層の厚さLをパラメータにして厚さL毎に実験により得た吸着速度(η/τ)を表す特性図であって、縦軸に吸着効率、横軸に吸着時間が示されている。図8に示すように、吸着剤充填層の厚さLを厚くすると吸着速度(η/τ)は低下する。言い換えると、吸着剤充填層の厚さLが薄いほど吸着速度(η/τ)は速くなる。 FIG. 8 is a characteristic diagram showing the adsorption rate (η / τ) obtained by experiment for each thickness L using the thickness L of the adsorbent packed layer as a parameter. The vertical axis represents adsorption efficiency and the horizontal axis represents adsorption. Time is shown. As shown in FIG. 8, when the thickness L of the adsorbent packed layer is increased, the adsorption rate (η / τ) decreases. In other words, the adsorption rate (η / τ) increases as the thickness L of the adsorbent packed layer decreases.
一方、図7の単位容積当たりの冷却能力比に換算すると、吸着剤充填層の厚さLを厚くすることにより吸着剤充填量が増加する。これは例えば図8中のL=2mmとL6mmの比較例の如く、吸着剤充填層の厚さLの増加に伴なって熱媒体管21の容積が小さくなるからである。但し、図8の特性図より明らかなように吸着速度(η/τ)は遅いので、厚さLがある程度増加すると結果的に冷却能力は低くなる。すなわち、冷凍能力は、吸着剤重量と吸着速度(η/τ)に比例するので、単位容積当たりの冷却能力が最大となる吸着剤充填層の厚さLが存在する。単位容積当たりの冷却能力が最大となる吸着剤充填層の厚さLは、図7に示すように、L=2mmである。
On the other hand, when converted to the cooling capacity ratio per unit volume in FIG. 7, the adsorbent filling amount increases by increasing the thickness L of the adsorbent packed layer. This is because, for example, as in the comparative example of L = 2 mm and L6 mm in FIG. 8, the volume of the
このような関係にある吸着剤充填層の厚さLは、図7に示すように、0.5mm〜6mmの範囲に設定されていることが好ましい。これにより、最大性能から70%までの性能を確保することができる。 The thickness L of the adsorbent packed layer having such a relationship is preferably set in a range of 0.5 mm to 6 mm as shown in FIG. Thereby, the performance from the maximum performance to 70% can be secured.
さらに望ましくは、吸着剤充填層の厚さLは、1mm〜4mmの範囲に設定されていることが好ましい。これにより、最大性能から85%までの性能を確保することができるので、最大性能に対して15%程度の低下に抑えられ、最大性能に近い性能が得られる。 More desirably, the thickness L of the adsorbent packed layer is preferably set in a range of 1 mm to 4 mm. As a result, the performance from the maximum performance to 85% can be secured, so that a reduction of about 15% with respect to the maximum performance can be suppressed, and a performance close to the maximum performance can be obtained.
なお、上記吸着剤充填層の厚さLを設定するに当たり、浸透深さr2と伝熱距離r1がほぼ等しくなるように、被吸着媒体通路25を熱媒体管21の間に配置することを前提としたが、浸透深さr2および伝熱距離r1は、吸着剤充填層の厚さLが0.5mm〜6mmの範囲内にあれば、浸透深さr2と伝熱距離r1の間で2mm程度の差異があってもよい。吸着剤充填層の厚さLを、0.5mm〜6mmの範囲内に含まれるいずれか如く、最適範囲内に含まれる最適値に設定することにより、冷却性能は問題となる大きな悪化を生じることはない。
In setting the thickness L of the adsorbent packed bed, it is assumed that the adsorbed
上述のように吸着剤充填層の厚さLを最適化した吸着吸着熱交換器2において、発明者らは、金属粉23b、吸着剤24に付き、かさ密度等の物理特性を変更した場合での冷却性能について、実験による検証に鋭意努めた。なお、検証実験で評価した冷却性能の評価項目としては、上記単位容積当たりの冷却能力比に加えて、その成績係数COPなどを評価した。
In the adsorption
ここで、冷却能力(冷却性能)Qは、数式1により表される。
Here, the cooling capacity (cooling performance) Q is expressed by
(数1)
冷却能力Q=G×ΔC×ΔH×η/τ
なお、数式1中において、
Gは、吸着剤24の量(kg)
ΔCは、吸着剤24の被吸着媒体(水蒸気)に対する吸着特性(以下、水吸着特性)(kg/kg)
ΔHは、潜熱(kJ/kg)
ηは、吸着効率(作動条件下において、吸着剤の平衡吸着量のうち吸着した割合)
τは、切替時間であり、
η/τは、上述の吸着速度である。
(Equation 1)
Cooling capacity Q = G × ΔC × ΔH × η / τ
In
G is the amount of adsorbent 24 (kg)
ΔC is an adsorption characteristic of the adsorbent 24 to the adsorbed medium (water vapor) (hereinafter, water adsorption characteristic) (kg / kg).
ΔH is latent heat (kJ / kg)
η is the adsorption efficiency (the proportion of adsorbent adsorbed under the operating conditions)
τ is the switching time,
η / τ is the aforementioned adsorption rate.
また、成績係数COPは、数式2により表される。
Further, the coefficient of performance COP is expressed by
(数2)
成績係数COP=Q/(Q+Qh)
なお、数式2中において、
Qhは、吸着モジュール1を構成する吸着熱交換器2および筐体3などの構成部品の温度を変えるのに必要な熱流(kW)であって、具体的には吸着剤24、多孔質伝熱体23、熱媒体管21、および筐体3などの熱容量である。
(Equation 2)
Coefficient of performance COP = Q / (Q + Qh)
In
Qh is a heat flow (kW) required to change the temperature of the component parts such as the
上記実験結果によると、冷却能力比を最大にする吸着剤充填層厚さLが、0.5mm〜6mmの厚さLの範囲内に確かに存在することが確認された。しかしながら、吸着剤充填層厚さLの大きさに関わらず、多孔質伝熱体(多孔質焼結フィン)23の量即ち焼結体として焼結された金属粉23bの量により、冷却能力比や成績係数COPが比較的大きく変わるとの知見が得られた。例えば吸着剤充填層厚さLを、図8の特性図中で最大性能となる2mmとしても、金属粉23bの量により、冷却能力比や成績係数COPが比較的大きく異なる実験結果となった。
According to the above experimental results, it was confirmed that the adsorbent packed layer thickness L that maximizes the cooling capacity ratio surely exists within the range of the thickness L of 0.5 mm to 6 mm. However, regardless of the size of the adsorbent packed layer thickness L, the cooling capacity ratio depends on the amount of the porous heat transfer body (porous sintered fin) 23, that is, the amount of the
そこで、発明者らは、(1)金属粉23bの量により、金属粉23bが焼結体の細孔として焼結結合されて形成された空隙部が変わり、その空隙部に充填可能な吸着剤24の量が異なること、(2)空隙部の状態、例えばその状態指標として空隙率Moが変わると、吸着剤24と接する多孔質伝熱体23の内部(細孔23a)の伝熱面積が異なり、熱特性が異なること、等に着目して検討を鋭意重ねた。
Therefore, the inventors changed (1) the adsorbent that can be filled into the void portion by changing the void portion formed by sintering and bonding the
なお、ここで、上述の空隙率Moは、数式3により表される。
Here, the porosity Mo described above is expressed by
(数3)
空隙率Mo=(1−Mg/(Fv×ρ))
なお、数式3中において、
Mgは、多孔質伝熱体23を形成するために充填した金属粉23bの量(kg)
Fvは、金属粉23bを充填した空間容積(以下、充填容積)(m3)
ρは、金属粉23bの密度(kg/m3)である。例えば、図9に示す如く、円筒状の熱媒体管21の周辺部22に充填された金属粉23bをMgとし、その周辺部22の充填容積(図中の二点鎖線で示される円筒状の体積範囲)をFvとするものである。充填容積は、熱媒体管21の周辺部22に限定されるものではなく、各熱媒体管21を筐体3内に配置した状態において、筐体3内の熱媒体管21の各周辺部22における総充填容積を、空隙率Moを求めるための充填容積Fvとしてもよい。
(Equation 3)
Porosity Mo = (1-Mg / (Fv × ρ))
In
Mg is the amount (kg) of the
Fv is the space volume filled with the
ρ is the density (kg / m 3 ) of the
まず、数式1で表される冷却能力Qは、吸着剤24の量Gと、吸着速度(η/τ)に比例するので、吸着剤24の量を多くすること、および吸着速度(η/τ)を早めることの少なくともいずれか一方が成立することによって、向上する。
First, since the cooling capacity Q expressed by
また、数式2で表される成績係数COPは、冷却能力Qと、吸着剤24、および多孔質伝熱体23即ち焼結により焼結体に形成される金属粉23bなどの熱容量(重量)とによって、比較的大きく影響を受ける。
In addition, the coefficient of performance COP expressed by
また、上記冷却能力Qおよび成績係数COPに影響を及ぼす吸着剤24の量と金属粉23bの量は、図10で示される空隙率Moと吸着剤24の充填密度の関係を示す特性図の如く、金属粉23bの量とに基づいて決定される空隙率Moに対応して、吸着剤24の充填可能な最大量Gが決まる。従って、数式3で表される空隙率Moを、冷却能力Qおよび成績係数COPに関係付けることは可能であるといえる。
Further, the amount of the adsorbent 24 and the amount of the
なお、図10は、空隙率Moと吸着剤24の充填密度の関係を示す特性図であって、横軸に空隙率Mo、縦軸に吸着剤24の充填密度を示すとともに、吸着剤24の物理特性の一つのかさ密度A、Bを変えて、異なるかさ密度Aとかさ密度Bの場合の二例を示している。また、縦軸に示される吸着剤24の充填密度は、各かさ密度A、Bを有する吸着剤24を充填するときの最大充填密度である。本実施例では、かさ密度A、Bを、それぞれ0.7g/cc、0.5g/ccとした。上記かさ密度B以上、かさ密度A以下の範囲としたのは、本実施例の吸着熱交換器2で使用が考えられる範囲が、0.5g/cc〜0.7g/ccのかさ密度の範囲内であるからである。 FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the porosity Mo and the packing density of the adsorbent 24. The horizontal axis shows the porosity Mo, the vertical axis shows the packing density of the adsorbent 24, and Two examples of different bulk densities A and B with different bulk densities A and B of physical properties are shown. The packing density of the adsorbent 24 shown on the vertical axis is the maximum packing density when the adsorbent 24 having the respective bulk densities A and B is filled. In this example, the bulk densities A and B were 0.7 g / cc and 0.5 g / cc, respectively. The range where the bulk density B is equal to or higher than the bulk density A and the bulk density A is equal to or lower than the bulk density range of 0.5 g / cc to 0.7 g / cc. Because it is within.
図10の如く、例えばかさ密度Aの場合において、金属粉(銅粉)23bが多い領域、即ち空隙率Moの低い領域では、銅粉23bの焼結体を多孔質焼結フィン(多孔質伝熱体)とすることで、この多孔質焼結フィン内に充填された吸着剤24との接触面積の拡大により伝熱特性が向上するが、空隙率Moが低いためその空隙部に充填可能な吸着材24の量は減少する。このような空隙率Moの低い領域では、冷却能力が低下し、かつ放熱の締める割合が増え成績係数COPの低下を招く。一方、金属粉23bの量を少なくし、空隙率Moを高められる空隙率Moの高い領域では、吸着材24の充填可能量が増えるが、吸着剤24との接触面積の減少により伝熱特性が低下するので、冷却能力および成績係数COPの低下を招くことが懸念される。
As shown in FIG. 10, in the case of bulk density A, for example, in a region where the metal powder (copper powder) 23b is large, that is, in a region where the porosity Mo is low, the sintered body of the
次に、空隙率Moの最適化を図るべく、空隙率Moと冷却能力比、および空隙率Moと成績係数COPの関係を、それぞれ、図11、13、および図12、14に従って説明する。図11の空隙率Moと冷却能力比を示す特性図と、図12の空隙率Moと成績係数COPの関係を示す特性図は、図8の特性図の如く、空隙率Moを考慮しない場合に冷却能力比が最大となった一例を示す吸着剤充填層厚さLが2mmである場合において、空隙率Moに関係付けられる冷却能力比、成績係数COPを算出したものである。また、図13の空隙率Moと冷却能力比を示す特性図と、図14の空隙率Moと成績係数COPの関係を示す特性図は、図8の特性図の如く、最大性能ではないが許容される冷却能力比を満足する吸着剤充填層厚さL範囲にある他の一例を示す吸着剤充填層厚さLが4mmである場合において、空隙率Moに関係付けられる冷却能力比、成績係数COPを算出したものである。 Next, in order to optimize the porosity Mo, the relationship between the porosity Mo and the cooling capacity ratio, and the relationship between the porosity Mo and the coefficient of performance COP will be described with reference to FIGS. 11 and 13 and FIGS. The characteristic diagram showing the porosity Mo and the cooling capacity ratio in FIG. 11 and the characteristic diagram showing the relationship between the porosity Mo and the coefficient of performance COP in FIG. 12 are obtained when the porosity Mo is not considered, as in the characteristic diagram in FIG. In the case where the adsorbent packed layer thickness L indicating an example in which the cooling capacity ratio is maximized is 2 mm, the cooling capacity ratio and the coefficient of performance COP related to the porosity Mo are calculated. Further, the characteristic diagram showing the porosity Mo and the cooling capacity ratio in FIG. 13 and the characteristic diagram showing the relationship between the porosity Mo and the coefficient of performance COP in FIG. 14 are not the maximum performance as shown in the characteristic diagram in FIG. Cooling capacity ratio and coefficient of performance related to the porosity Mo when the adsorbent packed layer thickness L is 4 mm, which is another example in the range of the adsorbent packed layer thickness L that satisfies the cooling capacity ratio COP is calculated.
なお、空隙率Moを最適化するに当たり、許容される冷却能力比を、最大冷却能力の85%以上とした。また、許容される成績係数COPを、0.5以上とした。これにより、最大性能から85%までの冷却能力を確保することができるので、最大性能に対して15%程度の低下に抑えられ、最大性能に近い冷却能力が得られる。また、許容される成績係数COPを0.5以上とするので、被吸着媒体(水蒸気)の廃熱源からの少ない廃熱で作動させることが可能となる。さらに、許容される成績係数COPを0.5以上とするので、吸着熱交換器2を、放熱性能が小さい領域で作動をさせたい場合があったとしても、大型化することなく、作動させることができる。
In optimizing the porosity Mo, the allowable cooling capacity ratio was set to 85% or more of the maximum cooling capacity. Further, the acceptable coefficient of performance COP was set to 0.5 or more. Thereby, since the cooling capacity from the maximum performance to 85% can be ensured, a reduction of about 15% with respect to the maximum performance can be suppressed, and a cooling capacity close to the maximum performance can be obtained. Moreover, since the allowable coefficient of performance COP is 0.5 or more, it is possible to operate with less waste heat from the waste heat source of the adsorbed medium (water vapor). Furthermore, since the allowable coefficient of performance COP is 0.5 or more, even if there is a case where it is desired to operate the
なお、許容される冷却能力比を最大冷却能力の85%以上としたときの、上述の如く、吸着剤充填層の厚さLを最適化した範囲は、1mm〜4mmの範囲内である。 As described above, when the allowable cooling capacity ratio is 85% or more of the maximum cooling capacity, the range in which the thickness L of the adsorbent packed layer is optimized is in the range of 1 mm to 4 mm.
図11に示す如く、吸着材充填層厚さLが2mmの場合での空隙率Moと冷却能力比の特性図では、吸着剤24のかさ密度が、かさ密度A、かさ密度Bのいずれの場合であっても、空隙率Moの増加にほぼ比例して冷却能力比が増加(向上)する。増加した空隙率Moが90%に達する冷却能力は最大となり、その後の空隙率Moが95%を超えた領域では、空隙率Moが増加するに従って急激な冷却能力の低下を招く。 As shown in FIG. 11, in the characteristic diagram of the porosity Mo and the cooling capacity ratio when the adsorbent packed layer thickness L is 2 mm, the bulk density of the adsorbent 24 is either bulk density A or bulk density B. Even so, the cooling capacity ratio increases (improves) almost in proportion to the increase in the porosity Mo. The cooling capacity at which the increased porosity Mo reaches 90% is maximized, and in a region where the subsequent porosity Mo exceeds 95%, the cooling capacity is rapidly lowered as the porosity Mo increases.
また、吸着剤24の各かさ密度A、B同士を比較した場合において、空隙率Moのほぼ全範囲で、かさ密度の小さいかさ密度Bの冷却能力比の方が、かさ密度Aの冷却能力比より劣っている。 Further, when the bulk densities A and B of the adsorbent 24 are compared with each other, the cooling capacity ratio of the bulk density B having a smaller bulk density is almost the entire range of the porosity Mo, and the cooling capacity ratio of the bulk density A is larger. It is inferior.
このようにかさ密度の小さいかさ密度Bの場合であっても、最大性能に対して85%以上の性能を確保するためには、図11に示すように、空隙率Moは、70%〜95%の範囲内に設定されていることが好ましい。 Thus, even in the case of the bulk density B having a small bulk density, in order to ensure a performance of 85% or more with respect to the maximum performance, the porosity Mo is 70% to 95% as shown in FIG. % Is preferably set within the range of%.
また、図12に示す如く、吸着材充填層厚さLが2mmの場合での空隙率Moと成績係数COPの特性図では、かさ密度A、かさ密度Bのいずれの場合であっても、空隙率Moの増加にほぼ比例して成績係数COPが増加(向上)する。増加した空隙率Moが95%に達する成績係数COPは最大となり、その後の空隙率Moが98%を超えた領域では、空隙率Moが増加するに従って急激な成績係数COPの低下を招く。 Further, as shown in FIG. 12, in the characteristic diagram of the void ratio Mo and the coefficient of performance COP when the adsorbent packed layer thickness L is 2 mm, the void density A and the bulk density B can be measured regardless of the void density. The coefficient of performance COP increases (improves) almost in proportion to the increase in the rate Mo. The coefficient of performance COP at which the increased porosity Mo reaches 95% is maximized, and in the region where the porosity Mo thereafter exceeds 98%, the coefficient of performance COP rapidly decreases as the porosity Mo increases.
また、密度A、B同士を比較した場合において、空隙率Moのほぼ全範囲で、かさ密度の小さいかさ密度Bの成績係数COPの方が、かさ密度Aの成績係数COPより劣っている。 Further, when comparing the densities A and B, the coefficient of performance COP of the bulk density B having a small bulk density is inferior to the coefficient of performance COP of the bulk density A in almost the entire range of the porosity Mo.
このようにかさ密度の小さいかさ密度Bの場合であっても、0.5以上の成績係数COPを確保するためには、図12に示すように、空隙率Moは、60%以上に設定されていることが好ましい。 Thus, even in the case of the bulk density B having a small bulk density, in order to ensure a coefficient of performance COP of 0.5 or more, the porosity Mo is set to 60% or more as shown in FIG. It is preferable.
さらに、冷却能力比および成績係数COPが高い状態を維持するためには、空隙率Moは、70%〜95%の範囲内に設定されていることが好ましい。 Furthermore, in order to maintain a state where the cooling capacity ratio and the coefficient of performance COP are high, the porosity Mo is preferably set within a range of 70% to 95%.
次に、図13に示す如く、吸着材充填層厚さLが4mmの場合での空隙率Moと冷却能力比の特性図では、かさ密度A、かさ密度Bのいずれの場合であっても、空隙率Moの増加にほぼ比例して冷却能力比が増加(向上)する。増加した空隙率Moが80%に達する冷却能力は最大となり、その後の空隙率Moが95%を超えた領域では、空隙率Moが増加するに従って急激な冷却能力の低下を招く。 Next, as shown in FIG. 13, in the characteristic diagram of the porosity Mo and the cooling capacity ratio when the adsorbent packed layer thickness L is 4 mm, the bulk density A, the bulk density B, The cooling capacity ratio increases (improves) almost in proportion to the increase in the porosity Mo. The cooling capacity at which the increased porosity Mo reaches 80% is maximized, and in the region where the subsequent porosity Mo exceeds 95%, the cooling capacity is rapidly lowered as the porosity Mo increases.
かさ密度の小さいかさ密度Bの場合であっても、最大性能に対して85%以上の性能を確保するためには、図13に示すように、空隙率Moは、50%〜95%の範囲内に設定されていることが好ましい。 Even in the case of the bulk density B having a small bulk density, in order to ensure the performance of 85% or more with respect to the maximum performance, the porosity Mo is in the range of 50% to 95% as shown in FIG. It is preferable that it is set within.
また、図14に示す如く、吸着材充填層厚さLが4mmの場合での空隙率Moと成績係数COPの特性図では、かさ密度A、かさ密度Bのいずれの場合であっても、空隙率Moの増加にほぼ比例して成績係数COPが増加(向上)する。増加した空隙率Moが95%に達する成績係数COPは最大となり、その後の空隙率Moが98%を超えた領域では、空隙率Moが増加するに従って急激な成績係数COPの低下を招くおそれがある。 Further, as shown in FIG. 14, in the characteristic diagram of the void ratio Mo and the coefficient of performance COP when the adsorbent packed layer thickness L is 4 mm, the void density A and the bulk density B are not affected. The coefficient of performance COP increases (improves) almost in proportion to the increase in the rate Mo. The coefficient of performance COP at which the increased porosity Mo reaches 95% is maximized, and in the region where the porosity Mo exceeds 98%, there is a risk that the coefficient of performance COP rapidly decreases as the porosity Mo increases. .
かさ密度の小さいかさ密度Bの場合であっても、0.5以上の成績係数COPを確保するためには、図14に示すように、空隙率Moは、60%以上に設定されていることが好ましい。 Even in the case of the bulk density B having a small bulk density, in order to ensure a coefficient of performance COP of 0.5 or more, the porosity Mo should be set to 60% or more as shown in FIG. Is preferred.
さらに、このような吸着剤充填層の厚さLを最適化した範囲にある吸着材充填層厚さLが4mmの場合においても、冷却能力比および成績係数COPが高い状態を維持するためには、空隙率Moは、60%〜95%の範囲内に設定されていることが好ましい。 Furthermore, in order to maintain a state where the cooling capacity ratio and the coefficient of performance COP are high even when the adsorbent packed layer thickness L in the optimized range of the adsorbent packed layer thickness L is 4 mm. The porosity Mo is preferably set within the range of 60% to 95%.
さらにまた、上記吸着剤充填層の厚さLを最適化した範囲にある場合に対して、空隙率Moを、70%〜95%の範囲(以下、最適範囲と呼ぶ)内に設定することにより、冷却能力比および成績係数COPが高い状態を確実に維持することができる。 Furthermore, by setting the porosity Mo within the range of 70% to 95% (hereinafter referred to as the optimal range), when the thickness L of the adsorbent packed layer is in the optimized range. In addition, it is possible to reliably maintain a state where the cooling capacity ratio and the coefficient of performance COP are high.
次に、吸着熱交換器2を筐体3内部に一体化成形して備えた吸着モジュール1を、図4から図6に従って説明する。
Next, the
吸着モジュール1は、吸着熱交換器2と、筐体本体31、シート32、33、およびタンク34、35とを有する、金属からなる筐体3とを備えている。なお、本実施例では、筐体の金属は、銅または銅合金とする。
The
筐体本体31は、円筒状に形成されており、内部に、略円筒状の吸着熱交換器2の多孔質熱伝体23が収容可能に形成されている。また、筐体本体31の上端側開口部と下端側開口部は、シート32、33で封止可能に形成されている。筐体本体31の上部には、吸着熱交換器2の吸着剤充填層に、水蒸気を導くことが可能な被吸着媒体流入配管36および被吸着媒体流出配管37が設けられている。
The
このように筐体本体31とシート32、33を封止することにより、内部を真空に保持可能である。これにより、筐体本体31とシート32、33によって形成される内部密閉空間内には、被吸着媒体としての水蒸気以外には、他の気体(気相冷媒)は1Torr以下しか存在しないようになっている。
By sealing the
吸着時には、水蒸気は、蒸発器側から被吸着媒体流入配管36を通して、被吸着媒体通路25に分配される。被吸着媒体通路25に分配された水蒸気は、吸着剤充填層の内部に浸透する。また、脱離時には、水蒸気は、吸着剤充填層から吐き出され、吐き出た水蒸気は各被吸着媒体通路25を通して、被吸着媒体流出配管37より凝縮器側へ導かれる。
At the time of adsorption, the water vapor is distributed from the evaporator side to the adsorbed
また、シート32、33には、熱媒体管21が貫通可能な貫通穴32a、33aが形成されている。この貫通穴32a、33aと熱媒体管21は、ろう付け等による接合により気密に固定されている。
The
タンク34、35には、熱交換媒体を導くことが可能な熱媒体流入配管38および熱媒体流出配管39が設けられている。熱交換媒体は、下部タンク34の熱媒体流入配管38に流入し、熱媒体管21を通して、上部タンク35の熱媒体流出配管39より流出する。
The
このような下部タンク34および上部タンク35は、熱交換媒体を複数の熱媒体管21へ供給分配するためのタンクである。
The
なお、上記筐体3および熱媒体管21は、その径方向断面が円筒形状、楕円形状、矩形形状のいずれの形状であってもよい。
Note that the
次に、吸着モジュール1の製造工程を、図15に従って説明する。吸着モジュール1の製造工程は、筐体3内に焼結体として形成される金属粉23b、および吸着剤24を充填する工程前に各構成部品を組付ける組付工程(ステップS100)と、筐体3内に金属粉23bおよび吸着剤24を充填する充填工程(ステップS200)と、金属粉23bおよび吸着剤24を充填した充填口を閉じてろう付け前の筐体3を形成する筐体形成工程(ステップS300)と、ろう付け前の筐体3を炉の中に入れてろう付けするろう付け工程(ステップS400)とを備えている。
Next, the manufacturing process of the
ステップS100の組付工程は、ステップS200の金属粉23bおよび吸着剤24の充填工程の準備工程であり、金属粉23bおよび吸着剤24を充填する前に組付け可能な構成部品を、できるだけ、組付けておくことが好ましい。
The assembly process in step S100 is a preparation process for the filling process of the
ステップS100の組付工程では、吸着熱交換器2の構成部品である熱媒体管21を筐体3内に保持させて固定するために、まず、複数の熱媒体管21の一端を、シート32の貫通穴32aに挿入しておき、シート32に挿通した熱媒体管21を拡管(口拡)することによりシート32と熱媒体管21を固定する。次いで、シート32を、筐体本体31の下端側開口部に組付け固定する。この状態では、筐体本体31の上端側開口部が開放されているとともに、筐体本体31内に熱媒体管21が保持されて固定されている。
In the assembly process of step S100, in order to hold and fix the
上記筐体本体31内において、隣り合う熱媒体管21は互いに所定間隔をあけて設けられ、熱媒体管21は、空間である周辺部22が形成されている。
In the casing
次に、ステップS200の充填工程では、熱媒体管21の周辺部22に焼結させる金属粉23bおよび保持させる吸着剤24を、上記筐体本体31内に充填させる工程である。まず、ステップS200の工程では、被吸着媒体通路25を設けるための図示しない治具(以下、被吸着媒体通路用治具)を、熱媒体管21の間に挿入しておく。次いで、筐体本体31のシート33が組付けられていない上端側開口部、もしくは被吸着媒体流入配管36および被吸着媒体流出配管37と連結する連通穴から、金属粉23bと吸着剤24を混ぜたものを充填する。図5に示すように、熱媒体管21の周辺部22に、金属粉23bと吸着剤24の混合物を所定量満たす。
Next, in the filling step in step S200, the casing
上記金属粉23bと吸着剤24を混ぜた混合物において、金属粉23bが焼結結合されて焼結体なった多孔質伝熱体23の充填容積Fvに基づいて、空隙率Moが必要な上記最適範囲内になるように、金属粉23bの量を調整し、かつその金属粉23bの量と空隙率Moに対応する空隙部に充填可能な吸着剤24の量に調合し、予め混合する。そして空隙率Moが上記最適範囲内に設定された混合物を周辺部22に充填する。
In the above-mentioned mixture of the
金属粉23bと吸着剤24の混合物を所定量充填した後、図6中の上部より所定の加圧力を加えて、銅粉と吸着剤24の混合物を固める。
After a predetermined amount of the mixture of the
金属粉23bと吸着剤24の混合物を固めた後、被吸着媒体通路用治具を拭き取り、被吸着媒体通路25の孔(空間)を確保する。
After the mixture of the
なお、被吸着媒体通路25は、金属粉23bと吸着剤24とを充填後に加圧して固める際に、同時に被吸着媒体通路25の孔を開けるような治具を挿入してもよい。
The adsorbed
次に、ステップS300の筐体形成工程では、ろう付け結合(接合)が必要となる構成部品を、S400のろう付け工程前にすべて組付けておく工程である。まず、筐体本体31の上端側開口部に、シート33を組付け固定する。また、筐体本体31の上記連通穴と、被吸着媒体流入配管36および被吸着媒体流出配管37とを組付け固定する。
Next, in the case forming process in step S300, all components that require brazing (joining) are assembled before the brazing process in S400. First, the
次いで、下部タンク34および上部タンク35を、シート32、33、もしくは筐体本体31に組付け固定する。また、熱媒体流入配管38および熱媒体流出配管39を、下部タンク34および上部タンク35に組付け固定する。
Next, the
次に、ステップS400のろう付け工程では、吸着モジュール1を構成する部品同士のろう付け結合(接合)と、ステップ200で充填された金属粉23bの焼結と、この金属粉23bの焼結体と熱媒体管21との焼結結合(接合)と、吸着剤24の焼結体(多孔質伝熱体)内部への定着とを行なう工程である。
Next, in the brazing process of step S400, the parts constituting the
まず、ろう付け結合(接合)が必要となる構成部品に置きろうをする。少なくとも、シート32、33と、このシート32、33に貫通して組付け固定されている熱媒体管21との接合部位、シート32、33と筐体本体31との接合部位、およびシート32、33とタンク34、35との接合部位に置きろうをする。
First, it is placed on a component that requires brazing (joining). At least a joint part between the
なお、シート32、33やタンク34、35に、ろう材をグラッドした銅材を利用してもよい。これにより、上記接合部位に置きろうをする手間を省くことができる。
A copper material obtained by grading a brazing material may be used for the
また、本実施例の金属粉23bとしての銅粉の焼結温度は、700°C〜1000°Cの範囲であるので、上記ろう材は、700°C〜1000°Cの範囲に含まれる溶融温度を備えるものを使用する。例えば、ろう材は銅系または銀系の材料を使用する。さらに、吸着剤24は、炉内で上記高温雰囲気にさらされるため、炉内温度(700°C以上)において破壊されないものを使用する。
Moreover, since the sintering temperature of the copper powder as the
以上説明した本実施形態では、空隙率Moを70%〜95%の範囲に設定することで、金属粉23bの量を最適化するので、伝熱特性の向上が図れるとともに、冷却能力比および成績係数COPが常に高い状態に維持させる吸着モジュール1を提供することができる。
In the present embodiment described above, the amount of the
なお、上記空隙率Moの最適範囲に設定された金属粉23bの量と、空隙率Moとに対応して吸着剤の量が決定される。このとき、吸着剤24の物理特性としてのかさ密度が、0.5g/cc以上であることが好ましい。
The amount of adsorbent is determined in accordance with the amount of the
これにより、吸着剤24のかさ密度を限定する程度によって、常に高い性能状態を維持させるために設定した許容される冷却能力比(最大性能の0.85以上)および成績係数COP(0.5以上)に対して、これを満足する吸着モジュール1を確実に提供することができる。 As a result, the allowable cooling capacity ratio (0.85 or more of the maximum performance) and the coefficient of performance COP (0.5 or more) set in order to always maintain a high performance state depending on the degree of limiting the bulk density of the adsorbent 24. ) Can be reliably provided.
なお、上記かさ密度の最適範囲は、0.5g/cc〜0.7g/ccの範囲に設定することが好ましい。 In addition, it is preferable to set the optimal range of the said bulk density in the range of 0.5 g / cc-0.7 g / cc.
また、以上説明した本実施形態では、熱媒体管21の間に、被吸着媒体としての水蒸気が流れる被吸着媒体通路25が設けられていることが好ましい。これにより、被吸着媒体通路25は、吸着時には、蒸発器からの水蒸気を通して熱媒体管21の周辺部22の多孔質熱伝体23内部へ速やかに浸透させる役割を果すとともに、脱離時には、熱媒体管21の周辺部22の多孔質熱伝体23から吐き出した水蒸気を、この被吸着媒体通路25を通して速やかに図4中の凝縮器へ導く役割を果すことができる。
In the present embodiment described above, it is preferable that the adsorbed
このように熱媒体管21の間に被吸着媒体通路25を設けることにより、水蒸気の拡散抵抗の低減が図れ、従って、吸着速度および脱離速度が向上する。
Thus, by providing the to-be-adsorbed
本実施例の如く、吸着モジュール1内の多孔質熱伝体23の上部より水蒸気が流入する場合であっても、多孔質熱伝体23内に存在する熱媒体管21の間に位置する被吸着媒体通路25によって多孔質熱伝体23の下部側にある吸着剤24へ水蒸気を流入し易くすることができるので、水蒸気の拡散抵抗を確実に低減することができる。
Even in the case where water vapor flows in from the upper part of the porous
また、以上説明した本実施形態では、上記熱媒体管21の間に被吸着媒体通路25を位置させる方法として、浸透深さr2と伝熱距離r1がほぼ等しくなるように、熱媒体管21の間に被吸着媒体通路25を配置することが好ましい。これにより、吸着および脱離速度に係わる浸透深さr2と伝熱距離r1がほぼ等しくなるように、熱媒体管21の間に被吸着媒体通路25を配置するので、被吸着媒体の拡散抵抗が小さくかつ伝熱特性が優れ、吸着と脱離に要す時間を短縮することができる高性能な吸着熱交換器を提供できる。
Further, in the present embodiment described above, as a method of positioning the adsorbed
また、以上説明した本実施形態では、吸着剤充填層の厚さLを、0.5mm〜6mmの範囲内に設定していることが好ましい。最大性能から70%までの冷却性能を確保することができるからである。更に、吸着剤充填層の厚さLを、1mm〜4mmの範囲(以下、吸着剤充填層厚さLの最適範囲)内に設定することが望ましい。最大性能から85%までの冷却性能を確保することができるからである。 In the present embodiment described above, it is preferable that the thickness L of the adsorbent packed layer is set in a range of 0.5 mm to 6 mm. This is because the cooling performance from the maximum performance to 70% can be secured. Furthermore, it is desirable to set the thickness L of the adsorbent packed layer within the range of 1 mm to 4 mm (hereinafter, the optimum range of the adsorbent packed layer thickness L). This is because the cooling performance from the maximum performance to 85% can be secured.
これにより、吸着剤充填層の厚さLを最適化設定しない場合に比べて、より高性能な吸着モジュールを提供することができる。 Thereby, compared with the case where the thickness L of the adsorbent packed layer is not optimized, a higher performance adsorption module can be provided.
また、以上説明した本実施形態では、被吸着媒体通路25を、熱媒体管21に平行に配置し、水蒸気がこの被吸着媒体通路25を通して一方向(図5中の上部方向から下部方向)へ流入可能である。これにより、吸着および脱離速度に係わる浸透深さr2と伝熱距離r1とがほぼ等しくなるように、熱媒体管21の間に被吸着媒体通路25を配置するのが容易となる。
Further, in the present embodiment described above, the adsorbed
また、以上説明した本実施形態では、上述した吸着熱交換器2と、この吸着熱交換器2の多孔質伝熱体23および被吸着媒体通路25を内部に真空保持可能な筐体3とを有する吸着モジュール1であって、筐体3は、内部に水蒸気を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、この吸着モジュール1は、吸着時には蒸発器側より吸着剤充填層に水蒸気が流入し、脱離時には凝縮器側へ、吸着剤充填層から吐き出された水蒸気が流出する。
Further, in the present embodiment described above, the
吸着時および脱離時において、別個に設けた蒸発器および凝縮器へ水蒸気を導くように構成されているので、蒸発器および凝縮器は、脱離時および吸着時における無駄エネルギが生じることはない。 Since it is configured to guide water vapor to a separately provided evaporator and condenser at the time of adsorption and desorption, the evaporator and the condenser do not generate waste energy at the time of desorption and adsorption. .
また、以上説明した本実施形態では、多孔質伝熱体23は、銅または銅合金の金属粉から焼結して形成された焼結体であり、その金属粉が焼結体を形成する際に周辺部22に存在する熱媒体管21は、銅または銅合金からなることが好ましい。
In the present embodiment described above, the porous
これによると、伝熱特性に優れた多孔質伝熱体23と熱媒体管21が焼結結合することにより、これらが単に接触するだけではなく、金属的に接合できるので、伝熱向上が効果的に図れる。
According to this, since the porous
また、上記筐体3は、内部の収容空間を、ろう材によって互いにろう付けされた複数の部材31、32、33、34、35によって区画されるように構成され、金属粉23bは、焼結温度がろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることが好ましい。
Further, the
これにより、ろう材による吸着モジュール1を構成する筐体3などの構成部材の接合と、金属粉23bの焼結による多孔質伝熱体(23)の形成が、一度の炉内でのろう付け温度による加熱によって、同時に行なえるので、優れた生産性が図れる吸着モジュールを提供することができる。
As a result, the joining of the constituent members such as the
これにより、熱媒体管21の周辺部22に金属粉を焼結する工程、吸着剤24が吸着作用を発揮できる状態にする工程、および吸着モジュール1を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。したがって、被吸着媒体の拡散抵抗を低減するとともに、一体化成形することにより、製造工程を簡素化でき、吸着モジュールの低コスト化が図れる。
Thus, a step of sintering metal powder on the
また、以上説明した本実施形態では、吸着モジュール1の製造方法において、熱媒体管21を筐体3内部に配置して組付ける組付工程と、筐体3内の熱媒体管21の周辺部22に少なくとも金属粉23bを位置させ、かつその金属粉23bが焼結体として焼結されて形成される空隙率Moを70%〜95%の範囲内となるように金属粉23bを充填する充填工程とを備えていることが好ましい。
Moreover, in this embodiment demonstrated above, in the manufacturing method of the
これにより、少なくとも金属粉23bを熱媒体管21の周辺部22に位置させ、かつその金属粉23bが焼結体として焼結されて形成される多孔質伝熱体23の空隙率Moを70%〜95%の範囲内となるように金属粉23bを充填する充填工程を備えているので、伝熱特性の向上が図れるとともに、性能および成績係数COPが常に高い状態に維持させる吸着モジュール1を得る吸着モジュールの製造方法を提供することができる。
Accordingly, at least the
さらに、上記充填工程の後工程としては、充填工程において金属粉23bおよび吸着剤24を入れた充填口を閉じて、ろう付け前の筐体を形成するろう付け前の筐体形成工程と、ろう付け前の筐体を炉内に入れて加熱することにより、金属粉23bを焼結して多孔質伝熱体23を形成するするとともに、熱媒体管21と筐体3とのろう付け結合するろう付け工程とをさらに備えていることが好ましい。
Further, as a subsequent step of the filling step, a case forming process before brazing in which the filling port containing the
これにより、熱媒体管21の周辺部22に金属粉23bを焼結する工程、吸着剤24が吸着作用を発揮できる状態にする工程、および吸着モジュール1を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。
また、以上説明した本実施形態では、熱媒体管21の間に配置された被吸着媒体通路25を備える吸着モジュール1の場合における製造方法において、上記充填工程では、被吸着媒体通路25を設けるための被吸着媒体通路用治具を熱媒体管21の間に配置することが好ましい。
As a result, the step of sintering the
Further, in the present embodiment described above, in the manufacturing method in the case of the
これによると、熱媒体管21の周辺部22で混合されている金属粉と吸着剤24の混合物に、被吸着媒体通路用治具を挿入するだけで、被吸着媒体通路25の孔(空間)を確保することができる。
According to this, the hole (space) of the adsorbed
また、以上説明した本実施形態では、ろう付け工程においてろう付け結合するために用いられるろう材の溶融温度は、700〜1000°Cの範囲内にあることことが好ましい。 In the embodiment described above, the melting temperature of the brazing material used for brazing and joining in the brazing step is preferably in the range of 700 to 1000 ° C.
これによると、700〜1000°Cの範囲は銅粉23bが焼結する温度であるので、ろう付け前の筐体3を炉内に一度通すことにより、ろう付け結合と焼結を同時に実施することができる。
According to this, since the range of 700 to 1000 ° C. is the temperature at which the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図16に示す。第2実施形態は、扁平形状の熱媒体管121を有する吸着熱交換器102に適用したものである。図16は、本実施形態における吸着熱交換器を示す図であって、図16(a)は斜視的断面図、図16(b)は図16(a)の拡大図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. The second embodiment is applied to an
熱媒体管121が扁形断面である場合には、図16(b)に示すように、伝熱距離r1は扁形断面の長辺から距離とした。扁平な熱媒体管121では、その扁形断面の長辺から主として伝熱されるからである。
When the
また、本実施形態の如く、複数の熱媒体管121が長辺方向に延びるように所定間隔をあけて配置されているものの周辺部122で多孔質伝熱体23が形成されている場合において、図16(a)の左右方向に延びる周辺部122と、この周辺部122に図中の上下方向に隣り合う周辺部122の間に、左右方向に扁平な被吸着媒体通路125を配置するようにした。すなわち、筐体103内に、上記左右方向に延びる周辺部122を複数設けている場合、周辺部122の間に、左右方向に扁平な被吸着媒体通路125を設けて、周辺部122と被吸着媒体通路125が上下方向に交互に配置する。
Further, as in the present embodiment, in the case where the porous
このような周辺部122と被吸着媒体通路125の場合においては、浸透深さr2と伝熱距離r1は、図10(b)のように定義することができる。すなわち、吸着剤充填層の厚さLを、扁平な熱媒体管121の長辺から扁平な被吸着媒体通路125の内周面までの距離とする。このとき、浸透深さr2と伝熱距離r1は常にほぼ等しい。
In the case of the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を図17に示す。第3実施形態は、扁平形状の熱媒体管121を有する吸着熱交換器202に適用した他の実施例である。図17は、本実施形態における吸着熱交換器を示す図であって、図17(a)は斜視的断面図、図17(b)は図17(a)の拡大図である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIG. The third embodiment is another example applied to the
本実施形態では、複数の熱媒体管121は、隣接する熱媒体管121の長辺同士が所定間隔をあけて対向するように配置されている。このような複数の熱媒体管121が隣接する長辺同士が所定間隔をあけて対向するように配置されているものの周辺部222で、多孔質伝熱体23が形成されている。この周辺部222は、図17(a)に示すように、図中上下方向に伸長している。
In the present embodiment, the plurality of heat
また、被吸着媒体通路225は、図17(a)の上下方向に延びる周辺部222と、この周辺部122に図中の左右方向に隣り合う周辺部222の間に配置されており、上下方向に扁平な通路形状を有している。
The adsorbed
このような周辺部222と被吸着媒体通路225の場合においては、浸透深さr2と伝熱距離r1は、図17(b)のように定義される。吸着剤充填層の厚さLの設定に当たっては、熱媒体管121の長辺同士が所定間隔と、周辺部222の幅とが等しくなるように設定することが好ましい。これにより、浸透深さr2と伝熱距離r1がほぼ等しくなる。
In the case of the
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。
(Other embodiments)
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is limited to this embodiment and is not interpreted and can be applied to various embodiment in the range which does not deviate from the summary.
(1)以上説明した本実施形態では、吸着モジュール1を構成する吸着熱交換器2において、熱媒体管の間に、被吸着剤通路25を設けたが、吸着熱交換器2は、熱媒体管の間に配置した被吸着剤通路25を有するものに限らず、そのような被吸着剤通路を有しないものであってもよい。
(1) In the present embodiment described above, in the
(2)以上説明した本実施形態では、吸着モジュール1の製造方法に係わる製造工程において、空隙率Moを上記最適範囲になるように金属粉23bの量を調整し、その量および空隙率Moに対応した空隙部に充填可能な吸着剤24の量に調合し、これらを予め混合した混合物を、充填工程において熱媒体管21の周辺部22に充填するとした。
(2) In the present embodiment described above, in the manufacturing process related to the manufacturing method of the
吸着モジュール1の製造方法としては、このような方法によるものに限らず、充填工程(図22中のステップS220)にて、空隙率Moを上記最適範囲とした金属粉23bの量に調整し、この金属粉23bのみを熱媒体管21の周辺部22に充填するようにしてもよい。この場合、金属粉23bと熱媒体管21とを焼結結合した後に、焼結体として形成された多孔質伝熱体23の細孔23aを含む空隙部に、その空隙部に充填可能な吸着剤24の量を充填する。
The manufacturing method of the
上述の金属粉23bと熱媒体管21とを焼結結合した後に、空隙部に吸着剤24を充填する方法としては、図22の如く、ステップS400のろう付け工程が終了した後、吸着剤24の焼結体(多孔質伝熱体)内部への定着とを行なう工程(S520)を行なう。ステップS520の吸着剤充填工程は、吸着剤24を分散楳に分散させた吸着剤スラリー(液体)を、被吸着媒体流入配管36または被吸着媒体流出配管37から投入し、多孔質伝熱体23の細孔23a内に吸着剤24を充填する。その後、吸着剤スラリーを乾燥させると、多孔質伝熱体23内部へ定着し、吸着剤24が吸着作用を発揮できる状態とすることができる。
As a method of filling the gap with the adsorbent 24 after the above-described
これにより、多孔質伝熱体23の内部の伝熱表面に一様な吸着剤充填層を容易に形成することができる。しかも、吸着剤24が充填された状態で炉中に投入するためには吸着剤24に耐熱性が必要となるが、多孔質伝熱体23形成後に充填するので、耐熱性のない吸着剤24であっても本実施形態の製造方法を適用することができる。
Thereby, a uniform adsorbent packed layer can be easily formed on the heat transfer surface inside the porous
このような吸着モジュール1の製造方法とすることにより、熱媒体管21の周辺部22に金属粉23bを焼結する工程、および吸着モジュール1を構成する部品同士をろう付け結合する工程を、ろう付け工程によって実施するので、製造工程数を低減した効率的な製造方法を提供することができる。さらに、ろう付け工程で形成された多孔質伝熱体23の細孔23aに、分散楳に分散させて吸着剤スラリーとした吸着剤24を流し込む吸着剤充填工程を追加する程度のことにより、吸着剤24が吸着作用を発揮できる状態にすることができる。
By adopting such a manufacturing method of the
(3)以上説明した本実施形態において、熱媒体管および筐体を、第1実施形態ではその径方向断面が円筒形状し、第2、第3実施形態では矩形形状としたが、熱媒体管および筐体は、その径方向断面が円筒形状、楕円形状、矩形形状等のいずれの形状であってもよい。 (3) In the present embodiment described above, the heat medium pipe and the housing are cylindrical in the radial direction in the first embodiment and rectangular in the second and third embodiments. The casing may have any shape such as a cylindrical shape, an elliptical shape, or a rectangular shape in its radial cross section.
(4)以上説明した第1実施形態では、被吸着媒体通路25の断面を円形状としたが、図18に示すような矩形形状でよい。この場合、周辺部422は、図中左右方向に延びる形状であり、この周辺部422内には、複数の熱媒体管21が左右方向に所定間隔をあけて一列に配置されている。被吸着媒体通路125は、左右方向に延びる周辺部422と、周辺部422の間に配置されている。
(4) In the first embodiment described above, the cross section of the adsorbed
(5)なお、上記周辺部422では、複数の熱媒体管21を左右方向に所定間隔をあけて一列に配置したが、図19に示すように、周辺部322内に熱媒体管21を二列に配置してもよい。この場合、熱媒体管21の列間に、左右方向に延びるスリット状の被吸着媒体通路325を配置する。
(5) In the
(6)以上説明した第1実施形態では、被吸着媒体通路25を、3つの熱媒体管21に囲まれた領域に配置したが、図20に示す4つの熱媒体管21に囲まれた領域に配置するものであってもよく、4つ、5つ、あるいは6つ等の複数の熱媒体管21に囲まれた領域に配置されるものであってもよい。
(6) In the first embodiment described above, the adsorbed
(7)なお、上記被吸着媒体通路25(図2、図20参照)は、複数の熱媒体管21に囲まれた領域に配置されているが、被吸着媒体通路25の内径の大きさはいずれであってもよく、被吸着媒体(水蒸気)を吸着剤充填層に速やかに分配供給可能な大きさであればよい。
(7) The adsorbed medium passage 25 (see FIGS. 2 and 20) is disposed in a region surrounded by the plurality of heat
(8)上記被吸着媒体通路25を円形断面としたが、図21に示すような略三角形状の被吸着媒体通路625であってもよい。これにより、浸透深さr2と伝熱距離r1がほぼ等しくなるように熱媒体管の間に被吸着媒体通路を配置し易くなる。
(8) Although the adsorbed
1 吸着モジュール
2 吸着熱交換器
21 熱媒体管
22 周辺部
23 多孔質伝熱体(多孔質焼結フィン、焼結体)
24 吸着剤
25 被吸着媒体(水蒸気)通路
3 筐体
31 筐体本体
32、33 シート
32a、33a 貫通穴
34 下部タンク(タンク)
35 上部タンク(タンク)
DESCRIPTION OF
24
35 Upper tank
Claims (6)
前記多孔質伝熱体(23)は、粉末状、粒子状、および繊維状のいずれかの金属粉(23b)を焼結によって前記熱媒体管(21)に金属結合して形成され、
前記多孔質伝熱体(23)に形成された前記細孔(23a)内には、前記吸着剤(24)が充填されており、
前記熱媒体管(21)の周辺部(22)に前記吸着剤(24)が充填された吸着剤充填層の厚さ(L)は、0.5mm〜6mmの範囲に設定されており、
前記熱媒体管(21)と、前記熱媒体管(21)の前記周辺部(22)に金属結合した前記多孔質伝熱体(23)とは、前記細孔(23a)を含む空隙部を有しており、
前記空隙部の空隙率Moは、
前記周辺部(22)に充填された前記金属粉(23b)の重量をMg、前記金属粉(23b)が充填された前記周辺部(22)の充填容積をFv、および前記金属粉(23b)の密度をρとすると、Mo=(1−Mg/(Fv×ρ))で表され、
前記空隙率Moは、70%〜95%の範囲に設定されており、
前記吸着モジュール(1)は、被吸着媒体が流れる被吸着媒体通路(25)を備え、
前記被吸着媒体通路(25)は、前記熱媒体管(21)の間に配置されており、
前記被吸着媒体通路(25)の内周面から、隣接する前記熱媒体管(21)の外周面までの距離を、前記被吸着媒体が前記熱媒体管(21)に向けて浸透する浸透深さ(r2)とし、
前記吸着剤充填層の厚さにおける前記熱媒体管(21)からの距離を伝熱距離(r1)として、
前記浸透深さ(r2)と、前記伝熱距離(r1)とがほぼ等しくなるように、前記熱媒体管(21)の間に前記被吸着媒体通路(25)を配置していることを特徴とする吸着モジュール。 A porous heat transfer body (23) having a plurality of heat medium tubes (21) through which a heat exchange medium flows, and having pores (23a) in the periphery (22) of the heat medium tubes (21), and an adsorbent An adsorption module (1) provided with (24),
The porous heat transfer body (23) is formed by metal-bonding any one of powdered, particulate, and fibrous metal powder (23b) to the heat medium pipe (21) by sintering,
The adsorbent (24) is filled in the pores (23a) formed in the porous heat transfer body (23),
The thickness (L) of the adsorbent packed bed in which the adsorbent (24) is filled in the peripheral portion (22) of the heat medium pipe (21) is set in a range of 0.5 mm to 6 mm,
The heat transfer medium pipe (21) and the porous heat transfer body (23) metal-bonded to the peripheral part (22) of the heat transfer medium pipe (21) include a void portion including the pores (23a). Have
The porosity Mo of the void portion is
The weight of the metal powder (23b) filled in the peripheral part (22) is Mg, the filling volume of the peripheral part (22) filled with the metal powder (23b) is Fv, and the metal powder (23b) Is represented by Mo = (1-Mg / (Fv × ρ)),
The porosity Mo is set in a range of 70% to 95% ,
The adsorption module (1) includes an adsorbed medium passage (25) through which an adsorbed medium flows,
The adsorbed medium passage (25) is disposed between the heat medium pipes (21),
Penetration depth at which the adsorbed medium penetrates toward the heat medium pipe (21) from the inner peripheral surface of the adsorbed medium passage (25) to the outer peripheral surface of the adjacent heat medium pipe (21). (R2)
The distance from the heat medium pipe (21) in the thickness of the adsorbent packed layer as a heat transfer distance (r1),
The adsorbed medium passage (25) is disposed between the heat medium pipes (21) so that the penetration depth (r2) and the heat transfer distance (r1) are substantially equal. Adsorption module.
前記熱媒体管(121)の扁平断面の長辺からの距離を前記伝熱距離(r1)とし、
前記被吸着媒体通路(125)の内周面から、前記被吸着媒体が前記熱媒体管(121)に向けて浸透する浸透深さ(r2)と、前記伝熱距離(r1)とがほぼ等しくなるように、前記熱媒体管(121)の間に前記被吸着媒体通路(125)を配置していることを特徴とする請求項1に記載の吸着モジュール。 The heat medium pipe (121) is formed in a flat cross section,
The distance from the long sides of the flat cross section of the heat medium pipe (121) and the heat transfer distance (r1),
The penetration depth (r2) through which the adsorbed medium penetrates from the inner peripheral surface of the adsorbed medium passage (125) toward the heat medium pipe (121) is substantially equal to the heat transfer distance (r1). The adsorption module according to claim 1 , wherein the adsorption medium passage (125) is disposed between the heat medium pipes (121).
少なくとも前記多孔質伝熱体(23)を真空保持可能な筐体(3)とを備え、
前記筐体(3)は、内部に前記被吸着媒体を封入し、外部の蒸発器および凝縮器と前記被吸着媒体を流通可能に結合するように構成されており、吸着時には前記蒸発器側より前記被吸着媒体が流入し、脱離時には前記凝縮器側へ前記被吸着媒体が流出することを特徴とする吸着モジュール。 The adsorption module (1) according to any one of claims 1 to 3 ,
A housing (3) capable of holding at least the porous heat transfer body (23) in a vacuum;
The casing (3) is configured to enclose the medium to be adsorbed therein and to connect the external evaporator and condenser and the medium to be adsorbed so as to be able to flow. An adsorption module, wherein the adsorbed medium flows in and the adsorbed medium flows out toward the condenser when desorbing.
前記熱媒体管(21)は、銅または銅合金からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の吸着モジュール。 The metal powder (23b) of the porous heat transfer body (23) is copper or a copper alloy,
The adsorption module according to any one of claims 1 to 4 , wherein the heat medium pipe (21) is made of copper or a copper alloy.
前記金属粉(23b)は、前記焼結温度が前記ろう材のろう付け温度と同じ温度とするように構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の吸着モジュール。 The housing (3) is configured so that an internal housing space is partitioned by a plurality of members (31, 32, 33, 34, 35) brazed to each other by a brazing material,
The said metal powder (23b) is comprised so that the said sintering temperature may be made into the same temperature as the brazing temperature of the said brazing material, It is any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Adsorption module.
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